世纪高等教育给水排水工程系列规划教材 水文学 与水文地质学 杨维张戈张平编 机被出出瓶甚
前 言 随着给水排水工程专业和环境工程专业教学内容的改革与整合，原设置 的“水文学”与“水文地质学”两门专业基础课程已合并为一门课程 “水文学与水文地质学”。依据本课程的教学性质与任务，编写本书遵循的原 则是：教材内容切合专业需要，加强学科的基础知识和基本技能内容，注重 知识整合，努力反映现代科学技术的新成果。 本书分为两篇，第1篇水文学，第2篇水文地质学。为便于学习和复习， 每章结束时附有中英文对照的“本章小结”，同时还附有包括思考题与计算题 在内的复习题。 第1篇水文学分为5章，主要内容包括水文学基本知识、水文统计基本 原理与方法、河川径流情势特征值分析与计算、小流域暴雨洪峰流量的计算。 第2篇水文地质学分为8章，主要内容包括地质基本知识、地下水基本知识 地下水的物理性质和化学成分、地下水的渗流运动、不同空隙性地下水的分 布特征、地下水资源勒察与评价以及地下水污染与防治。 本书由沈阳建筑大学杨维、辽宁师范大学张戈、沈阳大学张平编写。第 】章由张戈编写，第2、3、4章由杨维编写，第5章由杨维和张戈编写；第 6、7、8、9章由张戈编写，第10、11、12章由张平编写，第13章由杨维和 张平编写。全书由杨维统稿，英文翻译由杨维完成，田廷山校对。本书由北 京工业大学周玉文教授主审。在教材编写过程中，参考并引用了有关院校编 写的教材及生产科研单位等的技术资料，编者特此致谢。 数请读者对本书存在的缺点和错误提出批评与指正。 编者
目 录 前言 第1篇水文学 第1章绪论…2 1.1水文学研究内容… …2 1.1.1水文学及其研究内容 11.2水文学分类…3 1.2水资源、水文循环与水量平衡 1.2.1水资源概念… 1.2.2水文循环 12.3全球水量平有方程… 13水文学研究方法… 7 1.4水文学与给水排水工程专业、环境工程专业的关系 8 1.4.1与给水排水工程专业关系… R 1.4.2与环境工程专业关系… 1.5水文学简史与近年发展方向 9 1.5.1水文学简史… 9 1.5.2水文学近年发展方向 本章小结 2 复习题… 第2章水文学基本知识… 2.1河流与流城… 2.1,1河流基本特征 2.1.2流城基本特征 18 2.2降水与下渗… …20
目录 2.2.1降水… 20 2.2.2下渗… 23 2.3河川径流… 25 2.3.】河川径流及其表示方法… 2 2.3.2河川径流形成过程及其影响因意 6 2.4水文测验与信息采集… 30 2.4.1水位观测 …3 2.4.2流量测验 …3引 2.4.3水位与流量关系曲线… 9甲0中4044卡9 33 2.4.4泥沙测验 …36 2.4.5冰墙测验 38 2.4.6水文信息采集 38 本意小结 39 复习题 41 第3章水文统计基本原理与方法 44 31水文统计基本概念 44 3.11水文统计 44 3.1.2事件与随机变量… 31.3总体、个体与样本 45 3.1.4概率与频率· 3.1.5 随机变量概率分布 46 3.1.6累积颊率与重现期 3.1.7设计频率标准· 49 3.2统计参数与抽样误差 50 3.2.1统计参数… 50 3.2.2抽样误差… 53 3.3经验频率曲线与理论频率曲线 5 3.3.1经验频率及其计算公式 3.3.2经验频率曲线… 3.3.3理论频率曲线… 56 3.3.4统计参数对频率曲线形状的影响 3.4水文频率计算方法 462 3.4.1统计参数初估方法… 62 3.4.2适线法… …66 3.5相关分析 ·70
水文学与水文地质学 3.5.1概述 ,70 3.5.2线性简相关 3.5.3曲线简相关 …76 3.5.4线性复相关 77 本意小结 …79 复习题 第4章河川径流情势特征值分析与计算 4.1设计年径流的分析与计算 83 4.1.1年径流及其特性… 卡中中中44 83 4.1.2设计年径流量 4.1.3设计年径流量的年内分配 91 4.2设计洪峰流量（或水位）的分析与计算 98 4.2.1概述 98 4.2.2洪水资料审查与样本组成 102 4.2.3设计洪峰流量与水位计算 4.3设计枯水流量（或水位）的分析与计算· 110 4.3.1概述… …110 4.3.2枯水资料审查与样本组成 4.3.3设计枯水流量与水位计算 …112 4.4径流情势对河流水质的影响… .114 4.4.1河流水质与径流情势关系 114 4.4.2河流水质在空间和时间上的变化： 本章小结 116 复习题 118 第5章小流域暴雨洪峰流量的计算 5.1概述… 120 5.2暴雨强度公式 12l 5.2.1点雨量资料整理 121 5.2.2 暴雨强度公式： ***4 1 5.2.3求解暴雨强度公式中参数… 125 5.3流城汇流分析计算… 133 5.3,1等流时线和出口断面流量推演… 133 5.3.2不同净雨历时对流量过程和洪峰的影响 134 5.3.3等流时线法的讨论 135 5.4暴雨洪峰流量推理公式 136
目 录 5.4.1基本原理… 136 5.4.2水科院水文所公式… 136 5.5地区性经验公式… % 5.5.】单因素的地区经验公式 146 5.5.2多因素的地区经验公式 …/47 本章小结…。 ”1 复习题… 150 第2篇水文地质学 第6章绪论…154 6.】水文地质学研究的对象与内容 154 6.2与给水排水工程专业和环境工程专业的联系… 155 6.2.1与给水排水工程专业的联系… 155 6.2.2与环墙工程专业的联系… 6.3国内外地下水资源开发利用概况… 156 6.4我国在开发地下水资源中存在的问题 158 6.5本学科近年来科学研究的发展方向… 本章小结… o 复习题… 162 第7章地质基本知识 163 7.1地球概述 7.1.1地球的形状和大小… 163 7.1.2地球的主要物理性质 163 7.1.3地球的外部圈层结构 165 7.1.4地球的内部圈层结构…。 166 7.2矿物与岩石 167 7.2.1矿物的基本特性 167 7.2.2矿物的化学成分 168 7.2.3矿物的形态与物理性质 170 7.2.4岩石 173 7.3地质作用和地质年代 178 7.3.1地质作用 178 7.3.2内、外动力地质作用的关系 179 7.3.3地质年代和地层系统…。 180
●水文学与水文地质学 7,4地质构造… …182 7.4.1岩层的产状 182 7.4.2擂皱构造 7,4.3节理… 185 7.4.4断层 186 7.4.5地层接触关系 7.4.6地质图 191 本章小结… 193 复习题 第8章地下水基本知识… *444 19 8.】岩石的空隙与岩石的水理性质 19 8.1.1岩石中的空隙… 197 8.12岩石中水的存在形式 200 8.1.3岩石的水理性质， 201 8.2含水层、诱水层与隔水层 8.2.1包气带与饱水带： 8.2.2含水层、透水层、隔水层与强隔水旱 203 8.3地下水分类… 8.3.1包气带水 8.3.2潜水… 8.3.3承压水 207 8.4地下水循环… 209 8.4.1地下水的补给 210 8.4.2地下水的径流 ,211 8.4.3地下水的排泄 212 8.5地下水动态及影响因素 213 8.5.1影响地下水动态的因素 214 8.5.2地下水动态类型… 215 8.6地下水的均衡 216 本章小结… 216 复习题 219 言9章地下水的物理性质和化学成分 220 9.】地下水的物理性质 220 9.2地下水的化学成分 9.2.1地下水中主要气体成分 223
目录 9.2.2地下水中主要离子成分 …224 9.2.3地下水中的其他成分 …226 9.3地下水的某些化学性质 227 9.4地下水化学成分的形成作用： 230 9.5地下水化学成分的分析与资料整理： 234 9.51她下水化学分析的种类及要求 234 9.5.2地下水化学成分的表示方法 236 9.53地下水化学成分分类 239 本章小结… 240 复习题 242 第10章地下水的渗流运动 244 10.1渗流的基本概念 244 10.1.1渗流 24 10.1.2村水断面和溪诱谏彦 2 10.1.3水力坡度 245 10.1.4流线与流网 246 10.1.5地下水运动的分类 247 10.2地下水运动的基本定律… 247 10.2.1达西定律（线性渗透定律 247 10.2.2非线性渗透定律… 249 10.3地下水流向井的稳定流理论 249 10.3.1取水构筑物的类型 249 10.3.2地下水流向潜水完整井的稳定流 250 10.3.3地下水流向承压水完整井的稳定流 251 10.3.4完整抽水井稳定流公式的讨论 252 10.3.5千扰井. 254 10.3.6非完整井的稳定滲透运动… 256 10.3.7利用稳定流抽水试验计算水文地质参数 258 10.4地下水流向井的非稳定流理论… 262 10.4.】承压含水层中地下水流向井的非稳定流运动 262 10.4.2潜水含水层中地下水流向并的非稳定流运动 266 10.4.3地下水向非完整井的非稳定流运动…。 268 10.4.4有越流补给时地下水流向井的非稳定流运动 269 10.4.5利用非稳定流抽水试验资料计算水文地质参数 272 10.5地下水运动的数值计算 280
●水文学与水文地质学 10.5.1有限差分法 281 10.5.2有限单元法 285 10.6地下水污染质迁移扩散理论… 286 10.6.】地下水污染质迁移扩散模至 286 10.6.2地下水污染质迁移扩散方程 286 10.6.3 平面一维弥散方程的解析解 287 本章小结… 290 复习题 293 第11章 不同空隙性地下水的分布特征 2现 11.1孔隙水 2 11.1.1河谷冲积层中的地下水 294 11.1.2洪积扇中的地下水 296 11.1.3黄土层中的地下水 298 11.1.4滨海沉积层中的地下水 299 11.2裂隙水 300 11.2.1成岩裂隙水 30 11.2.2风化裂做水 0 11.2.3构造裂隙水 宫 11.3岩溶水 304 11.3.1岩溶发育的基本条件 305 11.3.2岩溶水的特征 307 本章小结 308 复习题 310 第12章地下水资源物赛与评价 12.1勘察任务与勒察阶段 31 12.1.1物察任务… 311 12.1.2勒察阶段 311 12.1.3物泰工作步缥 312 12.2水文地质勒察方法与工作内容 312 12.2.1水文地质测绘 。。 312 12.2.2水文地质物探 314 12.2.3水文地质钻探 317 12.2.4抽水试验 320 12.2.5地下水动态观测 12.3水文地质制察成果
目录 12.3.1水文地质勒察报告书 328 12.3.2水文地质图件 12.3.3制察报告的阅读和分析 30 12.4地下水资源评价 331 12.4.1地下水资源的分类 331 12.4.2地下水资源的评价内容与原则 332 12.4.3地下水资源补给量计算 333 12.4.4地下水资源储存量计算 12.4.5地下水资源允许开采量计算 335 本章小结 339 复习题 342 第13章地下水污染与防治 344 13.1概述 344 13.1.1地下水与环境 13.1.2地下水污染及其特点… 345 13.1.3地下水污染源与污染途径 346 13.2地下水污染防治· 348 13.2.1预防地下水污染的措施 3 13.2.2 建立水源地卫生防护制度 350 13.2.3污染地下水的缝复技术 351 本章小结 复习题 362 附录… *44* 附录A海森概率格纸的横坐标分格表 附录B皮尔逊Ⅲ型频率曲线离均系数中，值表 365 附录C皮尔逊Ⅲ型频率曲线三点法S与C,关系表 附录D皮尔逊Ⅲ型须率曲线模比系数K,值表… 370 参考文献… ,374